ГК «СКАНЭКС» проводит регулярный мониторинг необычных явлений на Земле. Одно из них — периодически появляющиеся загадочные круги во льду озера Байкал. В 2018 году их снова заметили из космоса. Эксперт ГК «СКАНЭКС», используя данные оптических и радиолокационных снимков, объясняет наиболее вероятную причину образования кольцевых структур.
Спутниковые снимки помогают разгадать тайну загадочных колец во льду озера Байкал
01 Августа 2018
Мониторинг
Сегодня доказано, что кольца в ледовом покрове озера Байкал появляются часто, но нерегулярно. Впервые они были обнаружены на снимке спутника NOAA в 1999 г. напротив мыса Крестовский. Ежегодные спутниковые наблюдения показали, что кольцевые структуры в озере появлялись в 2003, 2005, 2008, 2009, 2011, 2012, 2014 и 2016 гг., главным образом у полуострова Святой Нос (мыс Нижнее Изголовье) и менее часто в южной части озера (прочитать ранее опубликованные материалы экспертов ГК «СКАНЭКС», посвященные кругам на Байкале, можно здесь, здесь
и здесь).
Весной 2018 г. кольцевые структуры во льду были обнаружены в трех местах Среднего и Южного Байкала, две — у полуострова Святой Нос, одна — у мыса Улан-Нур и еще одна — у поселка Боярский. Впервые их удалось увидеть на снимках MODIS, полученных спутниками Terra и Aqua (рис. 1-5).
Кольцевые структуры 2018 г. имели несколько особенностей. Во-первых, появились достаточно поздно: впервые они были обнаружены на оптических снимках в начале апреля. Во-вторых, две кольцевые структуры появились в новых местах — в 11 км от поселка Боярский (Южный Байкал) и у мыса Улан-Нур (Средний Байкал, в 29 км от мыса Крестовский), где ранее не наблюдались. В-третьих, у полуострова Святой Нос появилось сразу два кольца: один — в типичном месте, где кольцевые структуры обнаруживались почти ежегодно, а другой, впервые, — к югу от него, в районе местоположения известного нефтепроявления напротив мыса Горевой Утёс (рис. 2, 3). Однако в 2018 г., также как и в 2016 г., круги быстро исчезли в результате весеннего разрушения льда.
Причины и механизм образования кольцевых структур во льду в настоящее время продолжают обсуждаться, учеными был выдвинут ряд гипотез. Среди возможных причин выделяют: сейсмотектонику озера, выбросы метана из осадочной толщи байкальской впадины, потоки тепла из воды к нижней кромке льда, вихревую активность в поле течений верхнего слоя озера, нестабильность ледяного покрова, неравномерно покрытого снежным покровом, и т.п.
Однако последние исследования показывают, что главная причина образования колец — подлёдные антициклонические вихри, которые возникают в определенных местах озера благодаря особенностям общей циркуляции и подводной топографии.
Одним из доказательств этого служат мезомасштабные вихри, которые неоднократно были обнаружены как на снимках, полученных в оптическом диапазоне в поле хлорофилла/взвеси, так и на радиолокационных изображениях (РЛИ) в поле биогенных пленок или льда. Пример такого антициклонического вихря, обнаруженного 26.12.2016 в поле дрейфующего льда на РЛИ Sentinel-1A (23:06 UTC) и на оптическом снимке Terra-MODIS (04:15 UTC), показан на рис. 6. Сегодня, когда стали доступны синхронные и квазисинхронные оптические и радиолокационные снимки, наблюдение колец стало более оперативным и мультичастотным. Более того, удалось увидеть и понять, какие сигнатуры кольцевые структуры создают в данных космической радиолокации.
— На РЛИ кольцевые структуры не всегда выглядят кольцевыми и характеризуются повышенной трещиноватостью и, соответственно, более шероховатой поверхностью льда (образуют более яркие области на РЛИ). Это может говорить о повышенном термодинамическом воздействии вихря на центральную часть кольца по сравнению с окружающими областями (рис. 3, 4, 5): подлёдное антициклоническое вихревое движение приводит к даунвеллингу (нисходящему движению вод), незначительному локальному понижению уровня воды и образованию теплого ядра в верхнем слое под центральной частью вихря. Однако также стало ясно, что в данных радиолокации обнаружить кольца без привлечения дополнительной информации крайне затруднительно, — говорит ведущий научный сотрудник Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН (ИО РАН), эксперт ГК «СКАНЭКС» Андрей Иванов.
«СКАНЭКС» будет продолжать мониторинг кольцевых структур во льду озера Байкал, в том числе используя РЛИ. Радиолокационные изображения помогают при исследовании труднодоступных территорий/акваторий со сложными метеоусловиями. Данные радиолокационной съемки используются, например, нефтяными компаниями при проведении работ в Арктике и для проводки судов по Северному морскому пути. «СКАНЭКС» — единственная российская компания, которая поставляет РЛИ в режиме, близком к реальному времени, благодаря прямому приему данных с радиолокационного спутника RADARSAT-2 на сеть собственных станций.
Весной 2018 г. кольцевые структуры во льду были обнаружены в трех местах Среднего и Южного Байкала, две — у полуострова Святой Нос, одна — у мыса Улан-Нур и еще одна — у поселка Боярский. Впервые их удалось увидеть на снимках MODIS, полученных спутниками Terra и Aqua (рис. 1-5).
Кольцевые структуры 2018 г. имели несколько особенностей. Во-первых, появились достаточно поздно: впервые они были обнаружены на оптических снимках в начале апреля. Во-вторых, две кольцевые структуры появились в новых местах — в 11 км от поселка Боярский (Южный Байкал) и у мыса Улан-Нур (Средний Байкал, в 29 км от мыса Крестовский), где ранее не наблюдались. В-третьих, у полуострова Святой Нос появилось сразу два кольца: один — в типичном месте, где кольцевые структуры обнаруживались почти ежегодно, а другой, впервые, — к югу от него, в районе местоположения известного нефтепроявления напротив мыса Горевой Утёс (рис. 2, 3). Однако в 2018 г., также как и в 2016 г., круги быстро исчезли в результате весеннего разрушения льда.
Причины и механизм образования кольцевых структур во льду в настоящее время продолжают обсуждаться, учеными был выдвинут ряд гипотез. Среди возможных причин выделяют: сейсмотектонику озера, выбросы метана из осадочной толщи байкальской впадины, потоки тепла из воды к нижней кромке льда, вихревую активность в поле течений верхнего слоя озера, нестабильность ледяного покрова, неравномерно покрытого снежным покровом, и т.п.
Однако последние исследования показывают, что главная причина образования колец — подлёдные антициклонические вихри, которые возникают в определенных местах озера благодаря особенностям общей циркуляции и подводной топографии.
Одним из доказательств этого служат мезомасштабные вихри, которые неоднократно были обнаружены как на снимках, полученных в оптическом диапазоне в поле хлорофилла/взвеси, так и на радиолокационных изображениях (РЛИ) в поле биогенных пленок или льда. Пример такого антициклонического вихря, обнаруженного 26.12.2016 в поле дрейфующего льда на РЛИ Sentinel-1A (23:06 UTC) и на оптическом снимке Terra-MODIS (04:15 UTC), показан на рис. 6. Сегодня, когда стали доступны синхронные и квазисинхронные оптические и радиолокационные снимки, наблюдение колец стало более оперативным и мультичастотным. Более того, удалось увидеть и понять, какие сигнатуры кольцевые структуры создают в данных космической радиолокации.
— На РЛИ кольцевые структуры не всегда выглядят кольцевыми и характеризуются повышенной трещиноватостью и, соответственно, более шероховатой поверхностью льда (образуют более яркие области на РЛИ). Это может говорить о повышенном термодинамическом воздействии вихря на центральную часть кольца по сравнению с окружающими областями (рис. 3, 4, 5): подлёдное антициклоническое вихревое движение приводит к даунвеллингу (нисходящему движению вод), незначительному локальному понижению уровня воды и образованию теплого ядра в верхнем слое под центральной частью вихря. Однако также стало ясно, что в данных радиолокации обнаружить кольца без привлечения дополнительной информации крайне затруднительно, — говорит ведущий научный сотрудник Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН (ИО РАН), эксперт ГК «СКАНЭКС» Андрей Иванов.
«СКАНЭКС» будет продолжать мониторинг кольцевых структур во льду озера Байкал, в том числе используя РЛИ. Радиолокационные изображения помогают при исследовании труднодоступных территорий/акваторий со сложными метеоусловиями. Данные радиолокационной съемки используются, например, нефтяными компаниями при проведении работ в Арктике и для проводки судов по Северному морскому пути. «СКАНЭКС» — единственная российская компания, которая поставляет РЛИ в режиме, близком к реальному времени, благодаря прямому приему данных с радиолокационного спутника RADARSAT-2 на сеть собственных станций.